CN203326350U - 染料掺杂胆甾相液晶可调谐激光器 - Google Patents

染料掺杂胆甾相液晶可调谐激光器 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种染料掺杂胆甾相液晶可调谐激光器，属于激光器技术领域。本实用新型包括：激光器样品、光纤光谱仪、计算机和光纤探头，所述计算机的信号接收端与光纤光谱仪的信号输出端相连接，光纤探头的信号输出端与光纤光谱仪的信号输入端相连接，光纤探头与激光器样品之间呈
Figure DDA00003304948000011
角度设置。本实用新型利用胆甾相液晶及DCM染料构造可调谐激光器，调节胆甾相液晶激光器的入射角度，实现了发射波长的可调谐作用，激光发射波长随抽运光入射角度调谐范围为647.38—658.11nm，达到10.73nm。发射波长的调谐范围比多层膜结构向列相液晶的稍小，但胆甾相液晶结构实现更容易，控制更方便，具有很好的应用前景。

Description

染料掺杂胆甾相液晶可调谐激光器
技术领域
本实用新型涉及一种染料掺杂胆甾相液晶可调谐激光器，属于激光器技术领域。 
背景技术
现有输出激光波长的调谐多是利用温度、染料掺杂浓度、压力等对液晶螺距的影响作为调谐手段，也就是影响胆甾相液晶形成的光学禁带，以达到输出激光波长的调谐目的，但胆甾相液晶结构不容易实现，也不容易对其进行控制，应用前景受限。 
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即胆甾相液晶结构不容易实现，也不容易对其进行控制，应用前景受限。进而提供一种染料掺杂胆甾相液晶可调谐激光器。 
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的： 
一种染料掺杂胆甾相液晶可调谐激光器，包括：激光器样品、光纤光谱仪、计算机和光纤探头，所述计算机的信号接收端与光纤光谱仪的信号输出端相连接，光纤探头的信号输出端与光纤光谱仪的信号输入端相连接，光纤探头与激光器样品之间呈φ角度设置。 
本实用新型利用胆甾相液晶及DCM染料构造可调谐激光器，调节胆甾相液晶激光器的入射角度，实现了发射波长的可调谐作用，激光发射波长随抽运光入射角度调谐范围为647.38—658.11nm，达到10.73nm。发射波长的调谐范围比多层膜结构向列相液晶的稍小，但胆甾相液晶结构实现更容易，控制更方便，具有很好的应用前景。 
附图说明
图1为本实用新型染料掺杂胆甾相液晶可调谐激光器（实验光路）的结构示意图； 
图2为本实用新型激光器样品的结构示意图。 
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。 
如图1和图2所示，本实施例所涉及的一种染料掺杂胆甾相液晶可调谐激光器，包括：激光器样品1、光纤光谱仪2、计算机3和光纤探头4，所述计算机3的信号接收端与光纤光谱仪2的信号输出端相连接，光纤探头4的信号输出端与光纤光谱仪2的信号输入端相连接，光纤探头4与激光器样品1之间呈φ角度设置。实验时，YAG倍频脉冲激光器5发射的激光通过能量衰减片6以及聚焦透镜7照射在激光器样品1上。 
所述激光器样品1包括玻璃基板1-1、聚酰亚胺(PI)取向膜1-2、染料掺杂胆甾相液晶1-3和隔垫物1-4，所述玻璃基板1-1的内侧旋涂聚酰亚胺(PI)取向膜1-2，染料掺杂胆甾相液晶1-3和隔垫物1-4均设置在玻璃基板1-1形成的空盒内。 
所述激光器样品1玻璃基板1-1的厚度为1.1mm，SiO2的折射率=1.46，厚度=25nm。在玻璃基板的一侧均匀旋涂上聚酰亚胺(PI)取向膜，进行摩擦取向处理后，将两玻璃基板的摩擦方向呈反平行排列制作出样品空盒，利用隔垫物对液晶层厚进行控制。向列相液晶LC33200（20℃常温下波长在589．3nm处的寻常光折射率nO=1.508，非寻常光折射率ne=1.657,Δn=0.149，清亮点温度为65℃）；手性添加剂选用北京八亿时空液晶科技股份有限公司提供的左手性添加剂S811；激光染料选用美国Exciton公司提供的4-二氰基 亚甲基-2-甲基-6-(4-二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(DCM)型染料；利用日本岛津的UV-2450紫外分光光谱仪进行透射谱的测试。 
向列相液晶LC由于S811的加入使混合物变为具有左手手性的胆甾相液晶，掺杂浓度越高，螺距越小，但是S811的添加超过一定添加比之后，混合物将出现强烈的光散射，严重影响混合物在光学器件上的实用性，因此抽运光选用波长为532nm的脉冲激光，选用北京八亿时空液晶科技股份有限公司提供的型号为BHR33200的向列相液晶，将其按重量比向列相液晶33200：左手手性剂S811：激光染料DCM=79.2:19.8:1，混合后进行经超声振荡进行充分搅拌，均匀后注入制作的样品空盒中，形成激光器实验样品如图2所示。 
通过向列相液晶和手性添加剂的混合，可以形成胆甾相液晶。胆甾相液晶具有自组织的周期性螺旋结构，即周期性的折射率调制，可视为一维光子晶体。再掺杂适当的染料，若染料的荧光谱与胆甾相液晶的螺距相重叠，那么，在适当的泵浦光激励下，就能产生窄线宽激光。采用北京镭宝光电公司提供的Dawa-100Nd：YAG倍频脉冲激光器，重复频率为1Hz，抽运激光经能量衰减片后被会聚透镜聚焦到实验样品上，样品表面法线与抽运光呈一定角度，光斑面积约为2mm2，被与样品表面垂直的光纤探头接收的发射光谱从光谱仪中导入计算机进行处理，实验光路示意图如图1所示。实验中为避免DCM染料的三重态淬灭效应，激光脉冲宽度为8ns，在垂直样品表面产生激光。当抽运光与激光器样品表面法线呈θ角为90°—20°控制时，液晶的有效折射率发生相应的变化，导致激光器谐振腔的腔长变化，出现发射激光的波长移动。 
制作液晶层厚度为4μm的激光器样品，
Figure BDA00003304947800031
时，控制抽运光与激光器样品表面所呈θ角度，发射光波长随θ的变化。当θ为90°时，发射峰波长出现在658.11nm，随着角度的减小，发射光波长向短波方向移动，当θ为55°时，达到最短波长647.38nm，随着θ角的继续减小，发射光波长向长波方向移动，当θ角为20°时，发射光波长又达到657.22nm，调谐范围为647.38—658.11nm，达到10.73nm。造成波长逐渐减小的原因是：因为液晶是一种高双折射的材料，胆甾相液晶的周期性螺旋结构可对入射光的折射 率进行周期性调制，使得入射光在胆甾相液晶表面发生强烈的布拉格反射，当入射光垂直入射时布拉格反射的中心波长为λ0=n·p0 [7]，p0是CLC螺距的长度，n=(no+ne)/2为液晶的平均折射率，布拉格反射带的中心波长由
Figure BDA00003304947800041
式决定，其中
Figure BDA00003304947800042
由上式可以看出：随着θ的减小，胆甾相液晶CLC的反射带逐渐朝短波长方向移动，呈现“蓝移现象”。 
当θ=75°时，控制光纤光谱仪探头与激光器样品表面所呈
Figure BDA00003304947800043
角度，发射光波长随 
Figure BDA00003304947800044
的变化，可以看出
Figure BDA00003304947800045
不同时的发射光波长不发生变化。 
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。 

Claims (2)

1.一种染料掺杂胆甾相液晶可调谐激光器，包括：激光器样品（1）、光纤光谱仪（2）、计算机（3）和光纤探头（4），其特征在于，所述计算机（3）的信号接收端与光纤光谱仪（2）的信号输出端相连接，光纤探头（4）的信号输出端与光纤光谱仪（2）的信号输入端相连接，光纤探头（4）与激光器样品（1）之间呈φ角度设置。 
2.根据权利要求1所述的染料掺杂胆甾相液晶可调谐激光器，其特征在于，所述激光器样品（1）包括玻璃基板（1-1）、聚酰亚胺取向膜（1-2）、染料掺杂胆甾相液晶（1-3）和隔垫物（1-4），所述玻璃基板（1-1）的内侧旋涂聚酰亚胺取向膜（1-2），染料掺杂胆甾相液晶（1-3）和隔垫物（1-4）均设置在玻璃基板（1-1）形成的空盒内。 
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